李宝华、周光敏、梁正等EnSM：无需放电，在水中精确分离废锂离子电池！

锂离子电池（LIBs）传统的回收方法基于电池粉碎，需要对放电进行预处理，导致后处理效率低，废物产生量高。分离回收LIB电池的组件时，由于锂化石墨对正极和空气的高反应性以及电解液的毒性和易燃性，因此十分危险。

在此，清华大学深圳研究生院李宝华教授、周光敏副教授，上海交通大学梁正副教授及瑞典于默奥大学Naser Tavajohi等人证明了只需一个主要步骤，即在水中拆卸带电的jellyroll LIB便可实现零排放且接近完美的回收效率，超过了美国能源部和欧洲电池联盟的目标。水是LIB的优良灭火剂和氧气隔离剂，在水中拆卸LIB本质上是安全的。电池浸入后，负极中的LiC_x以受控方式与水反应，导致负极材料从集流体（铜箔）上剥离并形成可溶性氢氧化锂 (LiOH)从而促进锂回收。

除了LiC_x和SEI中的一些可溶性材料外，LIB中的固体材料都不会与水反应，不溶于水的固体组分/材料，即壳、隔膜、正极、铜箔和负极材料可以直接从水溶液中分离，从而实现高效和经济的加工。同时，溶解在水中的可溶性锂盐和电解质可以进一步回收锂并减少排放。

图1. 在水中LIB电池精确拆卸和分离的结果

此外，回收的正极和负极材料的结构和电化学曲线与来自放电电池的材料没有明显差异，并且两种回收材料的完整性都得以保留。因此，该方法不会破坏电池回收材料的结构，它们可以在修复或再生后继续在LIB内循环。

以这种方式每公斤电池可以回收价值约7.14 $ 的材料，这高于物理分离（约5.40 $/每公斤电池），并且远大于使用元素提取方法获得的总收入（<1.00 $/每公斤电池）。因此，精确的分离方法可以促进锂电池行业循环经济的建立，并在学术界和电池回收行业之间架起牢固的桥梁。

图2. 不同回收方法的成本、环境影响、回收效率和收入对比

Precise separation of spent lithium-ion cells in water without discharging for recycling, Energy Storage Materials 2021. DOI: 10.1016/j.ensm.2021.11.005

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